衍射光学元件制造技术

一种衍射光学元件，包括：　　　　第一衍射元件，　　　　第二衍射元件，由不同于第一衍射元件的材料制成并与第一衍射元件粘结在一起，和　　　　形成在该粘结表面上的一衍射光栅，　　　　其中，一遮光罩形成在该衍射光栅每个槽的壁表面上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于对入射光产生衍射光通量的衍射光学元件，特别是涉及一种能够用于宽带波长的衍射光学元件。
技术介绍
衍射光学元件是一种具有狭缝或槽的格栅结构的光学元件，其狭缝或槽均匀地间隔开且在每个很小的距离(约1mm)中为数百行，其特点是当光入射到其上时，它在由该光波长和狭缝或槽的间隔(间距)确定的方向产生衍射光通量。像这样的衍射光学元件应用在各种光学系统中，例如，用作透镜的光学元件，用来将特定量级的衍射光会聚于已知的点。在像这样的衍射光学元件中，称之为多层式的衍射光学元件已经被提出。这种类型的衍射光学元件具有层压多个衍射元件的结构，层压的衍射元件具有相互紧贴的锯齿形表面。其特点是在所要求的宽波长范围(例如，从g线(435.8nm)到c线(656.3nm)的整个可见光范围)的几乎在整个范围内具有高衍射效率，换句话说，具有很好的光谱特性。通常，多层式衍射光学元件的结构具有层压的多层式衍射光学元件，层压的多层式衍射光学元件由在同一个衍射光栅100的与树脂材料70粘合的玻璃材料60构造成，如图3A所示；以及分离的多层式衍射光学元件，分离的多层式衍射光学元件由具有第一衍射光栅110的第一衍射光学元件160和具有第二衍射光栅120的第二衍射光学元件170构造成，其中，各自的衍射光栅110和120相距很近并相互面对，例如，各自的衍射光栅相互面对由一空气隙130分开，如图3B所示。在这点上，在分离的多层式衍射光学元件的情况下，为了在预定的两个波长处满足修正色差的条件，第一衍射元件160的第一衍射光栅110的槽的高度d110设置为一预定的值，而第二衍射元件170的第二衍射光栅120的槽的高度d120设置为另一预定的值。因此，关于预定的两个波长的衍射效率变成1.0，并且在其它的波长处可以获得相当高的衍射效率。根据本申请文件在透明型衍射光学元件中衍射效率被定义成一阶衍射光的强度I1与入射光的强度I0的比值η(＝(I1/I0)×100％)。在具有上述结构的多层式衍射光学元件中，尽管衍射效率在很宽的波长范围内能够做得很高，但其问题是，与图4B所示的单层式衍射光学元件相比，相对于入射光的入射角的变化衍射效率减少的速率(以下称之为角度特性)变得更坏，如图4B所示。在单层式衍射光学元件中，当衍射光栅槽的间距是大约0.1mm时，衍射效率低于90％的入射角是大约30度。另一方面，在多层式衍射光学元件中，当衍射光栅槽的间距是大约0.1mm时，衍射效率低于90％的入射角是大约10度。多层式衍射光学元件的角度特性比单层式衍射光学元件的角度特性差的原因是每个衍射光栅槽的壁高差。图4B所示的单层式衍射光学元件的衍射光栅槽20的壁高d20大约是1μm。另一方面，多层式衍射光学元件的衍射光栅的壁高变成大于10μm。具体说，图4A所示的多层式衍射光学元件的衍射光栅槽10的壁高d10变成大于20μm。当存在壁高差时，在入射角为α的所有入射光中入射光以给定光路在衍射光栅中行进的各自的区域r和r′相互不同，如图4所示。示于图4A的对应于多层式衍射光学元件的区域r比示于图4B的对应于单层式衍射光学元件的区域r′窄，所以角度特性变得较差。另一方面，在所有的入射光中通过衍射光学元件的壁(例如，示于图4A的多层式衍射光学元件的壁30)的光线变成不需要的光(以下称之为杂散光)，它们不按照指定的光路而到达未指定的位置。当增加入射角时杂散光的量增加，所以衍射光学元件的光学性能变差。所产生的杂散光根据壁表面30的状态变成包括所有反射光(情况A)或散射光(情况B)的普通反射光。当衍射光栅槽的壁高变低时产生杂散光的区域fL变窄，变成fL′，如图4B所示，因此几乎不产生杂散光。在一种减少产生上述的衍射光学元件的杂散光的方法中，有一种结构，该结构具有遮光罩，用于阻挡光入射到(或离开)位于在该衍射光学元件的入射(或出射)平面的衍射光栅槽的壁上。这种结构公开在申请号为2002-48906的日本专利申请的第3页和图1中。然而，当应用构成在衍射光学元件的入射(出射)平面上的遮光罩的结构时，遮光罩必须构成在精确地对应于衍射光栅槽壁的入射(或出射)平面的位置，这对于制造衍射光学元件很困难。
技术实现思路
考虑到上述问题提出了本专利技术，本专利技术的目的在于提供一种能够减少产生杂散光的多层式衍射光学元件。根据本专利技术的一方面，一种衍射光学元件包括第一衍射元件和由不同于第一衍射元件的材料制成的第二衍射元件，该第二衍射元件与第一衍射元件相粘结，以及形成在粘结表面上的一衍射光栅。一遮光罩形成在该衍射光栅每个槽中的壁表面上。在本专利技术的一个优选实施例中，优选地这两个衍射元件中的一个的材料是用于玻璃模制的玻璃，而另一个衍射元件的材料是树脂。在本专利技术的一个优选实施例中，这两个衍射元件中的一个优选满足下列两个条件等式1.55≤ndG≤1.7050≤vdG≤65其中ndG表示这两个衍射元件中的一个在d线的折射率，而vdG表示这两个衍射元件中的一个在d线的阿贝数。这两个衍射元件中的另一个优选满足下列两个条件等式1.50≤ndR≤1.65vdR≤45其中ndR表示这两个衍射元件中的另一个在d线的折射率，而vdR表示这两个衍射元件中的另一个在d线的阿贝数。在本专利技术的一个优选实施例中，优选地衍射光栅槽的最小间距是50μm或50μm以上。在本专利技术的一个优选实施例中，优选地衍射光栅槽的壁高是20μm或小于20μm。根据本专利技术的另一方面，一种衍射光学元件包括第一衍射元件，其上形成有第一衍射光栅，以及由不同于第一衍射元件的材料制成的第二衍射元件，其上形成有具有不同于第一衍射光栅壁高的第二衍射光栅。构成第一衍射光栅的表面和构成第二衍射光栅的表面以一个给定的间隙相互面对。一个遮光罩形成在第一衍射光栅每个槽中的壁表面上，一个遮光罩形成在第二衍射光栅每个槽中的壁表面上。在本专利技术的一个优选实施例中，优选地第一衍射元件和第二衍射元件两者均是由树脂材料制成。在本专利技术的一个优选实施例中，优选地第一衍射光栅和第二衍射光栅的最小间距是50μm或50μm以上。本专利技术的其他特征和优点从下面结合附图对优选实施例的详细描述中很容易理解。附图说明图1A是剖视图，示出了根据本专利技术的层压的多层式衍射光学元件。图1B是剖视图，示出了根据本专利技术的分离的多层式衍射光学元件。图2A到图2D是剖视图，用图示的方式示出了根据本专利技术的按照从图2A到图2D的顺序制造衍射光学元件的遮光罩的方法。图3A是剖视图，示出了根据现有技术的层压的多层式衍射光学元件。图3B是剖视图，示出了根据现有技术的分离的多层式衍射光学元件。图4A是剖视图，示出了通过多层式衍射光学元件的衍射光栅的指定的光路。图4B是剖视图，示出了通过单层式衍射光学元件的衍射光栅的指定的光路。具体实施例方式首先，参考附图说明本专利技术的一个优选实施例。本专利技术通过减少由入射到衍射光栅槽壁表面上的光产生的杂散光而改进了衍射光学元件的光学性能。一个遮光罩(例如遮光膜)形成在衍射光栅槽的壁表面，以便减少通过除指定光路以外的杂散光。该遮光罩参考图1进行说明。图1A是剖视图，示出了层压的多层式衍射光学元件。由不同的材料制成第一衍射元件6和第二衍射元件7相互粘结。在第一衍射元件6和第二衍射元件7各自的粘结表面上构成具有同样形状的衍射光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：常世田义文，铃木宪三郎，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：